一种新型多段式自动对焦模块

    1 引言

    针对照相机的对焦功能, 市面上的相机规格大致分为手动对焦与自动对焦, 所谓手动对焦就是用手拨动机械连杆来推动镜头前后移动, 一般为两段或三段, 手动对焦称为 MF ( Manual Focus) 。所谓自动对焦就是当被拍照主体与相机之间距离发生变化时, 通过感测组件感测物距变化, 反馈这一信息到相机的大脑 (CPU) , 经过运算, 再发出指令到镜头驱动组件 ( 步进电机或磁阀) , 驱动镜头移动到最合适位置, 即对应物距改变像距, 从而保证在成像组件上 ( CCD、CMOS) 能够显现清晰的影像。因这一过程是通过电子感测, 自动地完成上述动作, 因此称为自动对焦 (Auto Focus, 简称为 AF) 。

    自动对焦在胶片照相机、数码相机、手机照相模块上广泛应用, 自动对焦根据对焦点又可分两段及多段式。两段式结构通常利用推拉式电子磁阀作为动力来驱动镜头前后移动两个固定位置, 从而改变镜头焦点位置, 同时利用小光圈依靠景深来获得较好的成像品质。

    数码相机、照相手机已逐步取代传统胶片照相机, 手动对焦一般用在较低档的数码产品上。中高档数码产品大多是无级多段式自动对焦, 人们按下按钮的同时, 镜头已移动到镜头成像最清晰位置, 从而拍到最清晰的影像。

    2 多段式自动对焦常用方式

    目前在数码相机里面采用的多段式自动对焦, 通常有两种方式: 一是利用步进电机采用齿轮传动方式到镜头,此种结构要用过多的齿轮组件, 不利于照相机的体积缩小; 另外一种是采用丝杠、螺母结构、步进电机转轴作为丝杠, 镜头端用来作为螺母结构, 步进电机转动 (丝杠)来带动镜头移动 (螺母), 此种结构简单, 应用广泛, 但也存在明显缺点, 即对电机组装后转轴垂直度及丝杠, 螺母配合齿隙要求较高, 该结构容易造成镜头倾斜, 引起镜头成像解析单边模糊。

    3 新型多段式自动对焦模块工作原理

    下面介绍一种新型多段式自动对焦结构, 该结构采用步进电机作为镜头移动动力源, 利用蜗轮、蜗杆与丝杠、螺母来取代传统的多齿轮组传动, 该结构可避免因镜头容易倾斜, 造成镜头成像解析单边模糊, 可以实现较精确的镜头位移, 获得较佳的成像质量, 同时该新型结构可有效地缩小体积, 简化零件组装, 降低成本。

    如图 1 所示, 影像撷取模块与步进电机电性相连, 影像撷取模块接收到物体的影像反馈, 再利用软件计算运作, 传递信号给步进电机, 步进电机运转, 通过蜗轮、蜗杆与丝杠、螺母传递到镜头, 镜头移动, 达成自动对焦的动作, 镜头又与传感器电线相连, 传感器判断镜头的移动量, 反馈软件计算运作, 进而得到清晰的影像。